CN117880244B - 一种适用高机动环境的边缘通信优化方法及系统 - Google Patents
一种适用高机动环境的边缘通信优化方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117880244B CN117880244B CN202410284115.1A CN202410284115A CN117880244B CN 117880244 B CN117880244 B CN 117880244B CN 202410284115 A CN202410284115 A CN 202410284115A CN 117880244 B CN117880244 B CN 117880244B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- edge
- communication
- node
- address
- address book
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 369
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000005457 optimization Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 43
- 238000007726 management method Methods 0.000 claims description 39
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 15
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 3
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
Abstract
本发明公开了一种适用高机动环境的边缘通信优化方法及系统，该方法包括：预先在中心云上创建、维护、更新边缘基础通信录，边缘基础通信录配置任务网络中所有节点的通信属性；机动前，边缘服务与终端节点固定连接中心云，检测创建、更新本地边缘通信录；机动过程中，任务网络中IP通信动态地址节点择机向IP通信动态地址管理子系统请求分配获得IP通信地址，边缘服务与终端节点向该子系统监听更新本地边缘通信录中的IP通信地址；基于本地边缘通信录，可优化就近加入和连接边缘云以减少通信带宽资源占用，支持一体化调度多种链路通信以提高通信链路利用率。本方法简单易行，能够适应高机动通信环境提供高可用的边缘通信，提升边缘的传输通信效率。
Description
技术领域
本发明属于边缘计算技术领域，涉及通信技术，具体涉及一种适用高机动环境的边缘通信优化方法及系统。
背景技术
伴随着物联网、车联网、船联网、飞联网等领域的迅猛发展，边缘计算技术不断取得突破，各类云业务延展至边缘，进而提高了信息系统规模及其复杂度，为边缘环境的信息服务组织应用带来了挑战。
综合军民用市场，边缘环境下有着大量的信息设备用于搭建各中小型信息系统，但这些设备的软硬件资源参差不齐、性能不一有些甚至较差，其中终端设备尤为突出，受限的计算、存储、通信资源会约束各地能够集成部署使用的服务及应用软件。为给各类终端设备带来更多且质量有保证的信息服务，可通过集约利用边缘环境中如机动车辆、船舶、飞机等的服务器类型设备资源构建边缘云，引接“云”的信息服务能力向网络边缘延伸，并就近向“端”提供“云”“边”信息服务。进一步，满足高机动场景运用需求，轻量、充分利用边缘通信资源，支撑各边缘服务节点快捷探测加入最邻近边缘云、各类终端设备快捷探测连接最邻近边缘云、以及边缘设备自主适配调度多链路通信传输应用信息，基于之上开展有关业务，并兼顾提高通信等资源利用效率和系统可用性，可应用于边缘环境高机动条件下的边缘通信优化技术，成为信息系统软件服务平台统筹规划中的必要考虑因素。
目前暂未有针对边缘环境高机动条件下边缘通信优化方法，故为此统筹设计机动通信网络条件下边缘通信资源轻量、充分利用，支撑物理分布系统涉及通信的服务及应用的弱连接下高可用，以降低因边缘通信资源受限等带来的系统应用“云”“边”信息服务以及分布互联协作风险，已成为当前信息系统建设所急需。
发明内容
发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供一种适用高机动环境的边缘通信优化方法及系统，能够立足于边缘应用场景实现高机动条件下边缘通信资源节约、集约利用。
技术方案：第一方面，提供一种适用高机动环境的边缘通信优化方法，包括以下步骤：
S1、预先在中心云上创建、维护、更新边缘基础通信录，边缘基础通信录配置任务网络中所有节点的通信属性，所述任务网络是执行任务所涉及的中心服务节点、边缘服务节点、边缘终端节点间通信所在网络；
S2、机动前，边缘服务节点和边缘终端节点固定连接至中心云，通过访问中心云上的边缘基础通信录来检测以及创建、更新本地边缘通信录；
S3、机动过程中，任务网络中IP通信动态地址节点择机向IP通信动态地址管理子系统请求分配获得IP通信地址，边缘服务节点和边缘终端节点向IP通信动态地址管理子系统监听更新本地边缘通信录中IP通信动态地址节点的IP通信地址；
S4、基于边缘服务节点和边缘终端节点的边缘通信录，可支持边缘服务节点向边缘通信录中其它边缘服务节点发送探测消息获取可就近加入的边缘云，边缘终端节点向边缘通信录中所有边缘服务节点发送探测消息获取可就近连接的边缘云，以及一体化调度多种链路通信以更自主灵活地支持上层应用指定或自适应选定通信链路传输信息。
进一步地，所述步骤S1中，节点的通信属性包括节点ID、节点名称、节点定位类型、节点通信地址，其中节点通信地址分为IP、北斗、天通、数据链通信地址，IP通信地址信息关联IP通信网络规划子系统配置，北斗、天通、数据链通信地址基于非IP通信设备信息维管库为节点配备有关通信设备关联配置；边缘基础通信录的组成如下：
，
其中，TaskNodeNum表示任务网络中节点总数目；iNode表示任务网络中节点序号；ID,Name,PosType,IPAddr,BDAddr,TTAddr,SJLAddr,ExtAttr分别表示节点的ID、名称、定位类型、IP通信地址、北斗通信地址、天通通信地址、数据链通信地址、扩展属性；EdgeLightAddrBook表示边缘基础通信录，包含任务网络中所有节点的通信属性。
进一步地，节点的通信属性中节点定位类型分为中心服务、边缘服务、终端，IP通信地址包括自动获得IP地址与否标记、IP地址、子网掩码、网关信息，北斗通信地址包括北斗通信卡号信息，天通通信地址信息包括天通通信卡号信息，数据链通信地址包括数据链平台标识号信息。
进一步地，所述步骤S2包括：
边缘服务节点和边缘终端节点通过有线或者近场无线宽带通信方式固定连接中心云，检测中心云上边缘基础通信录的日期时间版本信息是否与本地边缘通信录的版本一致；
当中心云上边缘基础通信录的日期时间版本信息与本地版本不一致时，边缘服务节点和边缘终端节点从中心云上下载边缘基础通信录，导入创建本地边缘通信录、或增量更新本地边缘通信录，同时配备初始化边缘通信录中新增IP通信动态地址节点的IP通信动态信息，包括已自动获得IP地址与否标记、IP地址、子网掩码、网关信息，并初始化为未自动获得IP地址。
进一步地，所述步骤S3包括：
S3-1、任务网络中IP通信动态地址节点机动进入任务网络时，基于可适用于高机动环境的UDP无连接传输协议以及之上的分包发送应答超时重传机制，向IP通信动态地址管理子系统发送IP通信地址请求消息，接收IP通信动态地址管理子系统回复的IP通信地址分配消息，并在收到时，变更本地边缘通信录中本地节点的已自动获得IP地址与否标记为已获得，同时更新IP通信动态地址节点的IP地址、子网掩码、网关信息；
S3-2、边缘服务节点和边缘终端节点基于可适用于高机动环境的UDP无连接传输协议以及之上的分包发送应答超时重传机制，在线监听IP通信动态地址管理子系统的边缘节点IP通信动态地址更新消息，边缘节点IP通信动态地址更新消息包括边缘节点IP通信动态地址更新消息码、边缘节点IP通信动态地址更新列表，边缘节点IP通信动态地址更新列表如下：
，
其中，NodeDynIPUNum表示任务网络中IP通信动态地址更新节点总数目；iNodeU表示任务网络中IP通信动态地址更新节点序号；ID,IP,NetMask,GateWay分别表示IP通信动态地址更新节点的ID、IP地址、子网掩码、网关；EdgeNodeDynIPUlist表示边缘节点IP通信动态地址更新列表，列出IP通信动态地址管理子系统相比上一轮任务网络中对应节点已更新边缘节点IP通信动态地址的边缘节点IP通信动态地址变更；
S3-3、边缘服务节点和边缘终端节点接收到边缘节点IP通信动态地址更新消息时，变更本地边缘通信录中IP通信动态地址节点的已自动获得IP地址与否标记为已获得，同时更新IP通信动态地址节点的IP地址、子网掩码、网关信息；
S3-4、边缘服务节点和边缘终端节点向IP通信动态地址管理子系统回复边缘节点IP通信动态地址已更新消息，IP通信动态地址管理子系统收到边缘节点IP通信动态地址已更新消息时据此记录任务网络中对应节点的边缘节点IP通信动态地址最近更新状态。
进一步地，所述步骤S4中，边缘服务节点向边缘通信录中其它边缘服务节点发送探测消息获取可就近加入的边缘云包括：
基于边缘服务节点的边缘通信录，通过节点定位类型PosType为“边缘服务节点”筛选获取邻近边缘云探测的其它边缘服务节点列表，向其它边缘服务节点同时发送边缘服务节点邻近边缘云探测询问消息，结合邻近边缘云应答判定本地边缘服务节点可就近加入的边缘云。
进一步地，所述步骤S4中，边缘终端节点向边缘通信录中所有边缘服务节点发送探测消息获取可就近连接的边缘云包括：
基于边缘终端节点的边缘通信录，通过节点定位类型PosType为“边缘服务节点”筛选获取邻近边缘云探测的边缘服务节点列表，向所有边缘服务节点同时发送终端邻近边缘云探测询问消息，结合邻近边缘云应答判定本地边缘终端节点可就近连接的边缘云。
进一步地，所述步骤S4中，一体化调度多种链路通信以更自主灵活地支持上层应用指定或自适应选定通信链路传输信息包括：
基于边缘服务节点和边缘终端节点的边缘通信录，通过IPAddr,BDAddr,TTAddr,SJLAddr统一掌握任务网络中节点IP通信地址、北斗通信地址、天通通信地址、数据链通信地址，基于这些地址获取通信链路实况并根据通信链路实况自适应为上层应用传输信息自主分配选定IP、北斗、天通、或数据链通信链路。
进一步地，所述IP通信动态地址管理子系统是适用于高机动通信环境为任务网络中任意节点本地、在线实时分配IP通信动态地址、更新其它节点IP通信动态地址的子系统。
第二方面，提供一种适用高机动环境的边缘通信系统，包括：
中心服务节点，提供中心云服务，并且被预先配置了边缘基础通信录，且提供维护和更新边缘基础通信录的功能，边缘基础通信录中配置任务网络中所有节点的通信属性，所述任务网络是执行任务所涉及的中心服务节点、边缘服务节点、边缘终端节点间通信所在网络；
边缘服务节点，提供边缘云服务；
边缘终端节点，接入边缘服务节点享用边缘云服务；
所述边缘服务节点和边缘终端节点统称为边缘节点，各边缘节点间可协同收发信息，且本地系统部署时建立初始无版本的边缘基础通信录；
所述边缘服务节点和边缘终端节点被配置为：
机动前，边缘服务节点和边缘终端节点固定连接至中心云，通过访问中心云上的边缘基础通信录来检测以及创建、更新本地边缘通信录；
机动过程中，任务网络中IP通信动态地址节点择机向IP通信动态地址管理子系统请求分配获得IP通信地址，边缘服务节点和边缘终端节点向IP通信动态地址管理子系统监听更新本地边缘通信录中IP通信动态地址节点的IP通信地址；
基于本地边缘通信录，可支持边缘服务节点向边缘通信录中其它边缘服务节点发送探测消息获取可就近加入的边缘云，边缘终端节点向边缘通信录中所有边缘服务节点发送探测消息获取可就近连接的边缘云，以及一体化调度多种链路通信以更自主灵活地支持上层应用指定或自适应选定通信链路传输信息。
有益效果：本发明在边缘环境高机动条件下，可任务网络中全节点加载预置边缘通信录、动态更新边缘通信录，支撑边缘设备轻量、充分利用带宽资源通信，高效开展边缘服务节点探测加入最邻近边缘云、终端节点探测连接最邻近边缘云、边缘设备多手段通信互联协作。本发明方法不但支持任务网络中边缘节点间通信高效可用，而且实现了边缘通信优化面向高机动环境的场景运用，使得其能够更实用于机动车辆、船舶、飞机等业务信息系统，同时支撑边缘物理分布系统涉及通信的服务及应用可轻量化占用通信带宽资源、一体化调度多种通信链路，以便边缘服务节点快捷探测加入最邻近边缘云、终端设备快捷探测连接最邻近边缘云以及边缘设备自主适配调度多链路通信传输应用信息，有助于提高系统边缘信息服务、互联协作的稳定性以及应用效能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是本发明边缘通信优化方法的应用场景示意图；
图2是根据本发明实施例的边缘基础通信录预先准备的过程示意图；
图3是根据本发明实施例的边缘基础通信录初始创建的过程示意图；
图4是根据本发明实施例的边缘通信录检测创建更新的过程示意图；
图5是根据本发明实施例的边缘通信录动态信息刷新的过程示意图；
图6是根据本发明实施例的边缘通信录优化通信应用的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
参照图1，本实施例中一种适用高机动环境的边缘通信优化方法，包括如下步骤：
第一步、边缘基础通信录预先准备：预先在中心云上创建边缘基础通信录，并对其进行维护和更新，边缘基础通信录中配置有任务网络中所有节点的通信属性。
如图2所示，边缘基础通信录预先准备的详细步骤如下：
（1.1）边缘基础通信录初始创建：通过访问预先部署在中心云上的边缘基础通信录维管云服务，对照任务网络规划在中心云上初始创建边缘基础通信录，边缘基础通信录用于管理任务网络中所有节点的通信属性。
所述的任务网络是执行任务涉及所有中心服务、边缘服务、终端节点间通信所在网络，其中边缘服务、终端节点与中心服务节点间机动前主要以有线或者近场无线宽带通信方式连接，机动中以无线通信方式连接，边缘服务节点与终端节点间主要以无线通信方式连接。节点的通信属性包括节点ID、节点名称、节点定位类型、节点通信地址等，其中节点定位类型分为中心服务、边缘服务、终端，节点通信地址分为IP、北斗、天通、数据链等通信地址，IP通信地址包括自动获得IP地址与否标记、IP地址、子网掩码、网关信息，北斗通信地址包括北斗通信卡号信息，天通通信地址信息包括天通通信卡号信息，数据链通信地址包括数据链平台标识号信息。
边缘基础通信录的组成如下所示：
，
式中，TaskNodeNum表示任务网络中节点总数目；iNode表示任务网络中节点序号；ID,Name,PosType,IPAddr,BDAddr,TTAddr,SJLAddr,ExtAttr分别表示节点的ID、名称、定位类型、IP通信地址、北斗通信地址、天通通信地址、数据链通信地址、扩展属性；EdgeLightAddrBook表示边缘基础通信录，包含任务网络中所有节点的通信属性。
边缘基础通信录初始创建过程如图3所示，详细步骤如下：
（1.1.1）边缘基础通信录节点创建与根本属性配置：系统运维人员访问使用边缘基础通信录维管云服务，对照任务网络规划依次创建边缘基础通信录中的节点，创建的节点具有如下属性：节点ID、名称、定位类型、IP通信地址、北斗通信地址、天通通信地址、数据链通信地址、扩展属性。其中，节点ID由程序自动化生成，在任务网络中唯一；随后可由人工配置节点的除节点ID以外的其它根本属性，包括填入节点承载（如车载、船载、机载等）系统在任务网络中唯一的名称，从中心服务、边缘服务、终端中选定节点定位类型。下文中提及的边缘服务与终端节点包括边缘服务节点和终端节点（或称为边缘终端节点）两类，这两类节点有时也统称为边缘节点。
（1.1.2）边缘基础通信录节点IP通信地址初始配置：系统运维人员通过边缘基础通信录维管云服务关联使用同样预先部署在中心云上的IP通信网络规划子系统，由IP通信网络规划子系统对照任务网络规划，依次初始配置边缘基础通信录中节点的IP通信地址，包括自动获得IP地址与否标记、IP地址、子网掩码、网关信息。各节点按照配置的自动获得IP地址与否标记划分为两种：是对应IP通信动态地址节点、否对应IP通信固定地址节点，对于后一类型的节点地址信息，要预先固定配置好IP地址、子网掩码、网关信息。
（1.1.3）边缘基础通信录节点非IP通信地址初始配置：系统运维人员通过边缘基础通信录维管云服务基于利用同样预先部署在中心云上并常态录入维护非IP通信设备（含非IP通信地址）信息的非IP通信设备信息维管库，对照任务网络规划从非IP通信设备信息维管库中拖选北斗、天通、数据链设备挂载配备到边缘基础通信录中节点，关联配置节点的非IP通信地址，包括北斗通信卡号、天通通信卡号、数据链平台标识号信息。
（1.2）边缘基础通信录人工维护：系统运维人员访问使用边缘基础通信录维管云服务，对照任务网络规划的节点更改情况，人工创建配置边缘基础通信录中新节点、删除边缘基础通信录中废弃节点、修改边缘基础通信录中已有节点的名称与定位类型。
（1.3）边缘基础通信录自动更新：根据关联IP通信网络规划子系统对照任务网络规划的现有节点IP通信地址更改以及基于非IP通信设备信息维管库中有关北斗、天通、数据链通信设备的北斗通信卡号、天通通信卡号、数据链平台标识号补全（例如，这些信息一开始未知，后来已知，从而补全），边缘基础通信录维管云服务自动更新边缘基础通信录中节点的IP通信地址、北斗通信地址、天通通信地址、数据链通信地址。
第二步、边缘通信录检测创建更新：机动前（即系统使用人员按任务要求组织运用边缘服务与终端节点实施机动前，启用任务网络中的所有边缘服务与终端节点），边缘服务与终端节点（已预先配置或更改连接的中心云地址即中心服务节点地址）通过本地的边缘通信录服务（在系统启动或更改连接中心云地址时自动）固定连接中心云的边缘基础通信录维管云服务，通过检测来创建和/或更新本地边缘通信录。
如图4所示，详细步骤如下：
（2.1）边缘基础通信录版本检测。边缘服务与终端节点（已预先配置或更改连接的中心云地址即中心服务节点地址）的边缘通信录服务（在系统启动或更改连接中心云地址时自动）通过有线或者近场无线宽带通信方式固定连接中心云，访问边缘基础通信录维管云服务获取中心云上边缘基础通信录的日期时间版本信息，并检测边缘基础通信录的日期时间版本信息是否与本地当前版本一致。边缘服务与终端节点本地系统安装部署后本地的包括边缘基础通信录信息在内的边缘通信录初始为无版本。
（2.2）边缘节点边缘通信录创建或更新。当中心云上边缘基础通信录的日期时间版本信息与本地当前版本不一致时，边缘服务与终端节点的边缘通信录服务访问边缘基础通信录维管云服务从中心云上下载获取边缘基础通信录，将边缘基础通信录加载到本地的边缘通信录中，（本地的边缘通信录初始无版本的情况下）首次加载时导入创建本地边缘通信录、或（本地的边缘通信录已有版本的情况下）非首次加载时增量更新本地边缘通信录，同时配备初始化边缘通信录中新增IP通信动态地址节点的IP通信动态信息，包括已自动获得IP地址与否标记、IP地址、子网掩码、网关信息，并初始化为未自动获得IP地址。
第三步、边缘通信录动态信息刷新：机动过程中（即系统使用人员按任务要求组织运用边缘服务与终端节点实施机动的过程中），任务网络中IP通信动态地址节点通过本地的边缘通信录服务择机向IP通信动态地址管理子系统请求分配获得IP通信地址，边缘服务与终端节点通过本地的边缘通信录服务向IP通信动态地址管理子系统监听更新本地边缘通信录中IP通信动态地址节点的IP通信地址。其中，IP通信动态地址管理子系统是适用于高机动通信环境，部署于各边缘服务与终端节点并为边缘服务与终端节点本地、在线实时分配IP通信动态地址、更新其它节点IP通信动态地址的子系统。
任务网络中（可机动的）边缘服务与终端节点中有些是IP通信动态地址节点、有些是IP通信固定地址节点。（固定的）中心服务节点都是预先已知的IP通信固定地址节点。如图5所示，详细步骤如下：
（3.1）本地节点IP通信动态地址请求获取。任务网络中IP通信动态地址节点机动进入任务网络时，本地的边缘通信录服务基于可适用于高机动环境的UDP无连接传输协议以及之上的分包发送应答超时重传机制，向IP通信动态地址管理子系统发送IP通信地址请求消息，接收IP通信动态地址管理子系统回复的IP通信地址分配消息，并在收到时，变更本地边缘通信录中本地节点的已自动获得IP地址与否标记为已获得，同时更新IP通信动态地址节点的IP地址、子网掩码、网关信息。
（3.2）边缘节点IP通信动态地址变更监听。边缘服务与终端节点的边缘通信录服务基于可适用于高机动环境的UDP无连接传输协议以及之上的分包发送应答超时重传机制，在线监听IP通信动态地址管理子系统的边缘节点IP通信动态地址更新消息，边缘节点IP通信动态地址更新消息包括边缘节点IP通信动态地址更新消息码、边缘节点IP通信动态地址更新列表，边缘节点IP通信动态地址更新列表如下公式所示：
，
式中，NodeDynIPUNum表示任务网络中IP通信动态地址更新节点总数目，即IP通信动态地址管理子系统相比上一轮任务网络中对应节点已更新边缘节点IP通信动态地址的再变更IP通信动态地址的边缘节点个数；iNodeU表示任务网络中IP通信动态地址更新节点序号；ID,IP,NetMask,GateWay分别表示IP通信动态地址更新节点的ID、IP地址、子网掩码、网关；EdgeNodeDynIPUlist表示边缘节点IP通信动态地址更新列表，列出IP通信动态地址管理子系统相比上一轮任务网络中对应节点已更新边缘节点IP通信动态地址的边缘节点IP通信动态地址变更。
（3.3）边缘节点IP通信动态地址变更接收。边缘服务与终端节点的边缘通信录服务接收到IP通信动态地址管理子系统的边缘节点IP通信动态地址更新消息时，变更本地边缘通信录中IP通信动态地址节点的已自动获得IP地址与否标记为已获得，同时更新IP通信动态地址节点的IP地址、子网掩码、网关信息。
（3.4）边缘节点IP通信动态地址变更回复。边缘服务与终端节点的边缘通信录服务向IP通信动态地址管理子系统回复边缘节点IP通信动态地址已更新消息，IP通信动态地址管理子系统收到边缘节点IP通信动态地址已更新消息时据此记录任务网络中对应节点的边缘节点IP通信动态地址最近更新状态。
第四步、边缘通信录优化通信应用：机动过程中，基于边缘服务与终端节点的边缘通信录，轻量化占用带宽资源通信以更快捷高效地支持边缘服务节点向边缘通信录中其它边缘服务节点发送探测可就近加入的边缘云以及边缘终端节点向边缘通信录中所有边缘服务节点发送探测可就近连接的边缘云，一体化调度多种链路通信以更自主灵活地支持边缘节点上层应用指定或自适应选定通信链路传输信息。
如图6所示，边缘通信录优化通信的应用包括：
（4.1）边缘服务节点邻近边缘云探测。将边缘服务节点的邻近边缘云探测通信的“向全网广播询问”方式优化为“向若干边缘服务节点询问”方式，基于利用边缘服务与终端节点的边缘通信录，通过节点定位类型PosType为“边缘服务节点”筛选获取邻近边缘云探测的其它边缘服务节点列表，向其它边缘服务节点同时发送边缘服务节点邻近边缘云探测询问消息，结合邻近边缘云应答获知最快应答的或者比当前记录加入边缘云更快应答的判定为本地边缘服务节点可就近加入的边缘云。
通过上述优化后的通信方式，可节省带宽资源占用，其带宽资源占用降比如下公式所示：
，
式中，N centServNode 表示任务网络中的中心服务节点数；N edgeServNode 表示任务网络中的边缘服务节点数；N termNode 表示任务网络中的终端节点数；P redcEACBndwUsage 表示边缘服务节点邻近边缘云探测通信“向若干边缘服务节点询问”方式相比于“向全网广播询问”方式的带宽资源占用降比，如时，。
（4.2）终端节点邻近边缘云探测。将终端节点的邻近边缘云探测通信的“向全网广播询问”方式优化为“向若干边缘服务节点询问”方式，基于利用边缘服务与终端节点的边缘通信录，通过节点定位类型PosType为“边缘服务节点”筛选获取邻近边缘云探测的边缘服务节点列表，向所有边缘服务节点同时发送终端邻近边缘云探测询问消息，结合邻近边缘云应答获知最快应答的或者比当前记录连接边缘云更快应答的判定为本地终端节点可就近连接的边缘云。
通过上述优化后的通信方式，可以节省带宽资源占用，其带宽资源占用降比如下公式如下：
，
其中，N centServNode 表示任务网络中的中心服务节点数；N edgeServNode 表示任务网络中的终端节点数；N termNode 表示任务网络中的终端节点数；P redcTACBndwUsage 表示终端节点邻近边缘云探测通信“向若干边缘服务节点询问”方式相比于“向全网广播询问”方式的带宽资源占用降比，如时，。
（4.3）应用信息传输多链路通信。将应用信息传输多链路通信的“离散化调度”方式优化为“一体化调度”方式，离散化调度方式下是指定链路，若该链路满负荷则要等待，其他可用的链路资源则被浪费；一体化调度方式则可以从全局找到空闲的链路之一，而无需等待，只有全部链路满负荷了才要等待，从而极大地提高通信链路利用率。具体地，边缘节点的应用信息传输服务基于利用边缘服务与终端节点的边缘通信录，通过IPAddr,BDAddr,TTAddr,SJLAddr统一掌握任务网络中节点IP通信地址、北斗通信地址、天通通信地址、数据链通信地址，在此之上进一步掌握通信链路实况，并在上层应用要求应用信息传输服务自适应选定通信链路传输信息的情况下自适应通信链路实况（包括IP、北斗、天通、数据链等通信链路的载荷情况，即对应通信链路是否有负荷余量），为上层应用传输信息自主分配选定有通信负荷余量的IP、北斗、天通、数据链等通信链路之一来传输应用信息。
通过上述优化后的调度方式，可以提升综合通信链路利用率，其综合通信链路利用增比如下公式所示：
，
式中，依次表示IP、北斗、天通、数据链通信链路的载荷率，载荷率大于1时代表对应通信链路超负荷而会阻塞丢包；PincrAITLinkUsage 表示应用信息传输多链路通信“一体化调度”方式相比于“离散化调度”方式的综合通信链路利用增比，如时，/>。
本发明还提供一种适用高机动环境的边缘通信系统，包括：
中心服务节点，提供中心云服务，并且被预先配置了边缘基础通信录，且提供维护和更新边缘基础通信录的功能，边缘基础通信录中配置任务网络中所有节点的通信属性，所述任务网络是执行任务所涉及的中心服务节点、边缘服务节点、边缘终端节点间通信所在网络；
边缘服务节点，提供边缘云服务；
边缘终端节点，接入边缘服务节点享用边缘云服务；
所述边缘服务节点和边缘终端节点统称为边缘节点，各边缘节点间可协同收发信息，且本地系统部署时建立初始无版本的边缘基础通信录；
所述边缘服务节点和边缘终端节点被配置为：
机动前，边缘服务节点和边缘终端节点固定连接至中心云，通过访问中心云上的边缘基础通信录来检测以及创建、更新本地边缘通信录；
机动过程中，任务网络中IP通信动态地址节点择机向IP通信动态地址管理子系统请求分配获得IP通信地址，边缘服务节点和边缘终端节点向IP通信动态地址管理子系统监听更新本地边缘通信录中IP通信动态地址节点的IP通信地址；
基于本地边缘通信录，可支持边缘服务节点向边缘通信录中其它边缘服务节点发送探测消息获取可就近加入的边缘云，边缘终端节点向边缘通信录中所有边缘服务节点发送探测消息获取可就近连接的边缘云，以及一体化调度多种链路通信以更自主灵活地支持上层应用指定或自适应选定通信链路传输信息。
系统中各角色的具体实施、部署和操作方法可参照前述方法过程中的描述，此处不再赘述。
本发明提供的方法简单易行，能够适应高机动通信环境提供高可用的边缘通信，支撑提升边缘的传输通信效率及其体系应用效能。
Claims (7)
1.一种适用高机动环境的边缘通信优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、预先在中心云上创建、维护、更新边缘基础通信录，边缘基础通信录配置任务网络中所有节点的通信属性，所述任务网络是执行任务所涉及的中心服务节点、边缘服务节点、边缘终端节点间通信所在网络，节点的通信属性包括节点ID、节点名称、节点定位类型、节点通信地址，其中节点通信地址分为IP、北斗、天通、数据链通信地址；
S2、机动前，边缘服务节点和边缘终端节点固定连接至中心云，通过访问中心云上的边缘基础通信录来检测以及创建、更新本地边缘通信录；
S3、机动过程中，任务网络中IP通信动态地址节点择机向IP通信动态地址管理子系统请求分配获得IP通信地址，边缘服务节点和边缘终端节点向IP通信动态地址管理子系统监听更新本地边缘通信录中IP通信动态地址节点的IP通信地址；
S4、基于边缘服务节点和边缘终端节点的边缘通信录，可支持边缘服务节点向边缘通信录中其它边缘服务节点发送探测消息获取可就近加入的边缘云，边缘终端节点向边缘通信录中所有边缘服务节点发送探测消息获取可就近连接的边缘云，以及一体化调度多种链路通信以更自主灵活地支持上层应用指定或自适应选定通信链路传输信息，其中，边缘服务节点向边缘通信录中其它边缘服务节点发送探测消息获取可就近加入的边缘云包括：基于边缘服务节点的边缘通信录，通过节点定位类型PosType为“边缘服务节点”筛选获取邻近边缘云探测的其它边缘服务节点列表，向其它边缘服务节点同时发送边缘服务节点邻近边缘云探测询问消息，结合邻近边缘云应答判定本地边缘服务节点可就近加入的边缘云；边缘终端节点向边缘通信录中所有边缘服务节点发送探测消息获取可就近连接的边缘云包括：基于边缘终端节点的边缘通信录，通过节点定位类型PosType为“边缘服务节点”筛选获取邻近边缘云探测的边缘服务节点列表，向所有边缘服务节点同时发送终端邻近边缘云探测询问消息，结合邻近边缘云应答判定本地边缘终端节点可就近连接的边缘云；一体化调度多种链路通信以更自主灵活地支持上层应用指定或自适应选定通信链路传输信息包括：基于边缘服务节点和边缘终端节点的边缘通信录，通过IPAddr,BDAddr,TTAddr,SJLAddr统一掌握任务网络中节点IP通信地址、北斗通信地址、天通通信地址、数据链通信地址，基于这些地址获取通信链路实况并根据通信链路实况自适应为上层应用传输信息自主分配选定IP、北斗、天通、或数据链通信链路。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，IP通信地址信息关联IP通信网络规划子系统配置，北斗、天通、数据链通信地址基于非IP通信设备信息维管库为节点配备有关通信设备关联配置；边缘基础通信录的组成如下：
，
其中，TaskNodeNum表示任务网络中节点总数目；iNode表示任务网络中节点序号；ID,Name,PosType,IPAddr,BDAddr,TTAddr,SJLAddr,ExtAttr分别表示节点的ID、名称、定位类型、IP通信地址、北斗通信地址、天通通信地址、数据链通信地址、扩展属性；EdgeLightAddrBook表示边缘基础通信录，包含任务网络中所有节点的通信属性。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，节点的通信属性中节点定位类型分为中心服务、边缘服务、终端，IP通信地址包括自动获得IP地址与否标记、IP地址、子网掩码、网关信息，北斗通信地址包括北斗通信卡号信息，天通通信地址信息包括天通通信卡号信息，数据链通信地址包括数据链平台标识号信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
边缘服务节点和边缘终端节点通过有线或者近场无线宽带通信方式固定连接中心云，检测中心云上边缘基础通信录的日期时间版本信息是否与本地边缘通信录的版本一致；
当中心云上边缘基础通信录的日期时间版本信息与本地版本不一致时，边缘服务节点和边缘终端节点从中心云上下载边缘基础通信录，导入创建本地边缘通信录、或增量更新本地边缘通信录，同时配备初始化边缘通信录中新增IP通信动态地址节点的IP通信动态信息，包括已自动获得IP地址与否标记、IP地址、子网掩码、网关信息，并初始化为未自动获得IP地址。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S3-1、任务网络中IP通信动态地址节点机动进入任务网络时，基于可适用于高机动环境的UDP无连接传输协议以及之上的分包发送应答超时重传机制，向IP通信动态地址管理子系统发送IP通信地址请求消息，接收IP通信动态地址管理子系统回复的IP通信地址分配消息，并在收到时，变更本地边缘通信录中本地节点的已自动获得IP地址与否标记为已获得，同时更新IP通信动态地址节点的IP地址、子网掩码、网关信息；
S3-2、边缘服务节点和边缘终端节点基于可适用于高机动环境的UDP无连接传输协议以及之上的分包发送应答超时重传机制，在线监听IP通信动态地址管理子系统的边缘节点IP通信动态地址更新消息，边缘节点IP通信动态地址更新消息包括边缘节点IP通信动态地址更新消息码、边缘节点IP通信动态地址更新列表，边缘节点IP通信动态地址更新列表如下：
，
其中，NodeDynIPUNum表示任务网络中IP通信动态地址更新节点总数目；iNodeU表示任务网络中IP通信动态地址更新节点序号；ID,IP,NetMask,GateWay分别表示IP通信动态地址更新节点的ID、IP地址、子网掩码、网关；EdgeNodeDynIPUlist表示边缘节点IP通信动态地址更新列表，列出IP通信动态地址管理子系统相比上一轮任务网络中对应节点已更新边缘节点IP通信动态地址的边缘节点IP通信动态地址变更；
S3-3、边缘服务节点和边缘终端节点接收到边缘节点IP通信动态地址更新消息时，变更本地边缘通信录中IP通信动态地址节点的已自动获得IP地址与否标记为已获得，同时更新IP通信动态地址节点的IP地址、子网掩码、网关信息；
S3-4、边缘服务节点和边缘终端节点向IP通信动态地址管理子系统回复边缘节点IP通信动态地址已更新消息，IP通信动态地址管理子系统收到边缘节点IP通信动态地址已更新消息时据此记录任务网络中对应节点的边缘节点IP通信动态地址最近更新状态。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述IP通信动态地址管理子系统是适用于高机动通信环境为任务网络中任意节点本地、在线实时分配IP通信动态地址、更新其它节点IP通信动态地址的子系统。
7.一种适用高机动环境的边缘通信系统，其特征在于，包括：
中心服务节点，提供中心云服务，并且被预先配置了边缘基础通信录，且提供维护和更新边缘基础通信录的功能，边缘基础通信录中配置任务网络中所有节点的通信属性，所述任务网络是执行任务所涉及的中心服务节点、边缘服务节点、边缘终端节点间通信所在网络，节点的通信属性包括节点ID、节点名称、节点定位类型、节点通信地址，其中节点通信地址分为IP、北斗、天通、数据链通信地址；
边缘服务节点，提供边缘云服务；
边缘终端节点，接入边缘服务节点享用边缘云服务；
所述边缘服务节点和边缘终端节点统称为边缘节点，各边缘节点间可协同收发信息，且本地系统部署时建立初始无版本的边缘基础通信录；
所述边缘服务节点和边缘终端节点被配置为：
机动前，边缘服务节点和边缘终端节点固定连接至中心云，通过访问中心云上的边缘基础通信录来检测以及创建、更新本地边缘通信录；
机动过程中，任务网络中IP通信动态地址节点择机向IP通信动态地址管理子系统请求分配获得IP通信地址，边缘服务节点和边缘终端节点向IP通信动态地址管理子系统监听更新本地边缘通信录中IP通信动态地址节点的IP通信地址；
基于本地边缘通信录，可支持边缘服务节点向边缘通信录中其它边缘服务节点发送探测消息获取可就近加入的边缘云，边缘终端节点向边缘通信录中所有边缘服务节点发送探测消息获取可就近连接的边缘云，以及一体化调度多种链路通信以更自主灵活地支持上层应用指定或自适应选定通信链路传输信息，其中，边缘服务节点向边缘通信录中其它边缘服务节点发送探测消息获取可就近加入的边缘云包括：基于边缘服务节点的边缘通信录，通过节点定位类型PosType为“边缘服务节点”筛选获取邻近边缘云探测的其它边缘服务节点列表，向其它边缘服务节点同时发送边缘服务节点邻近边缘云探测询问消息，结合邻近边缘云应答判定本地边缘服务节点可就近加入的边缘云；边缘终端节点向边缘通信录中所有边缘服务节点发送探测消息获取可就近连接的边缘云包括：基于边缘终端节点的边缘通信录，通过节点定位类型PosType为“边缘服务节点”筛选获取邻近边缘云探测的边缘服务节点列表，向所有边缘服务节点同时发送终端邻近边缘云探测询问消息，结合邻近边缘云应答判定本地边缘终端节点可就近连接的边缘云；一体化调度多种链路通信以更自主灵活地支持上层应用指定或自适应选定通信链路传输信息包括：基于边缘服务节点和边缘终端节点的边缘通信录，通过IPAddr,BDAddr,TTAddr,SJLAddr统一掌握任务网络中节点IP通信地址、北斗通信地址、天通通信地址、数据链通信地址，基于这些地址获取通信链路实况并根据通信链路实况自适应为上层应用传输信息自主分配选定IP、北斗、天通、或数据链通信链路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410284115.1A CN117880244B (zh) | 2024-03-13 | 2024-03-13 | 一种适用高机动环境的边缘通信优化方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410284115.1A CN117880244B (zh) | 2024-03-13 | 2024-03-13 | 一种适用高机动环境的边缘通信优化方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117880244A CN117880244A (zh) | 2024-04-12 |
| CN117880244B true CN117880244B (zh) | 2024-05-14 |
Family
ID=90590482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410284115.1A Active CN117880244B (zh) | 2024-03-13 | 2024-03-13 | 一种适用高机动环境的边缘通信优化方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117880244B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110266744A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-09-20 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 基于位置的边缘云资源调度方法及系统 |
| CN113676512A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-11-19 | 阿里巴巴新加坡控股有限公司 | 网络系统、资源处理方法及设备 |
| KR20220039027A (ko) * | 2020-09-21 | 2022-03-29 | 에스케이텔레콤 주식회사 | 엣지인에이블서버 및 엣지인에이블서버의 동작 방법 |
| CN114357705A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-04-15 | 北京仿真中心 | 一种云边一体化复杂产品协同仿真系统 |
| CN115361333A (zh) * | 2022-10-19 | 2022-11-18 | 中国电子科技集团公司第二十八研究所 | 一种基于QoS边缘自适应的网云融合信息传输方法 |
| CN116599972A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-08-15 | 中国电子科技集团公司第二十八研究所 | 一种面向高机动环境的边缘云聚云散方法 |
| CN117014487A (zh) * | 2023-09-28 | 2023-11-07 | 中国电子科技集团公司第二十八研究所 | 一种面向高机动环境的自适应接入边缘云方法 |
-
2024
- 2024-03-13 CN CN202410284115.1A patent/CN117880244B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110266744A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-09-20 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 基于位置的边缘云资源调度方法及系统 |
| KR20220039027A (ko) * | 2020-09-21 | 2022-03-29 | 에스케이텔레콤 주식회사 | 엣지인에이블서버 및 엣지인에이블서버의 동작 방법 |
| CN113676512A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-11-19 | 阿里巴巴新加坡控股有限公司 | 网络系统、资源处理方法及设备 |
| CN114357705A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-04-15 | 北京仿真中心 | 一种云边一体化复杂产品协同仿真系统 |
| CN115361333A (zh) * | 2022-10-19 | 2022-11-18 | 中国电子科技集团公司第二十八研究所 | 一种基于QoS边缘自适应的网云融合信息传输方法 |
| CN116599972A (zh) * | 2023-07-17 | 2023-08-15 | 中国电子科技集团公司第二十八研究所 | 一种面向高机动环境的边缘云聚云散方法 |
| CN117014487A (zh) * | 2023-09-28 | 2023-11-07 | 中国电子科技集团公司第二十八研究所 | 一种面向高机动环境的自适应接入边缘云方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| A New Service Management Framework for Vehicular Networks;Jose Ramirez等;2020 23rd Conference on Innovation in Clouds, Internet and Networks and Workshops (ICIN);20200409;162-164 * |
| 面向高机动环境的边缘云内数据同步方法;葛光富 等;通信技术;20240229;第57卷(第2期);158-165 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117880244A (zh) | 2024-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6871065B2 (en) | Mobile communication system, mobile communication method and mobile communication program | |
| US6909721B2 (en) | Device detection and service discovery system and method for a mobile ad hoc communications network | |
| EP1517488A2 (en) | Mechanism for improving connection control in peer-to-peer ad-hoc networks | |
| US20050286452A1 (en) | Method and system for bi-directional exchange of data based on user-defined policies for the selection of a preferred datalink | |
| CN101808315B (zh) | 瘦ap升级方法 | |
| CN102082828A (zh) | 用于发现无线网络中提供的服务的技术 | |
| CN113660316B (zh) | 基于容器云平台的网络资源自适应配置方法、系统及介质 | |
| CN112543212B (zh) | 一种为分布式服务提供请求响应确切通信时延保障的系统 | |
| KR101884404B1 (ko) | 중앙 집중식 제어 구조 서버를 갖는 포그 컴퓨팅 운용을 위한 시스템 및 그의 제어 방법 | |
| CN110234175B (zh) | 一种自组网协调方法、装置、系统、设备及存储介质 | |
| CN105656964B (zh) | 数据推送的实现方法及装置 | |
| WO2019149413A1 (en) | A satellite telecommunication system | |
| CN101282249B (zh) | 分布式互联网测量服务器自动注册与管理方法 | |
| CN117880244B (zh) | 一种适用高机动环境的边缘通信优化方法及系统 | |
| CN102594839A (zh) | 一种识别伪dhcp服务器的方法和交换机 | |
| CN107770843B (zh) | 连接资源服务器的方法及装置 | |
| CN102986196B (zh) | 分布于通信结构上的节点利用具有多准则选择的拓扑服务器访问网络 | |
| JP2003099341A (ja) | ネットワークデバイス管理装置、管理システム及び管理方法、並びにネットワークデバイス | |
| CN114327784A (zh) | 基于位置信息的Kubernetes存储资源绑定方法、系统、设备及介质 | |
| US10334023B2 (en) | Content distribution method, system and server | |
| CN103532999B (zh) | 数据传输方法、移动设备和后台服务系统 | |
| CN114945206A (zh) | Profinet协议在5g-lan中的接入方法 | |
| CN105474706B (zh) | Wtp接入方法、管理方法、装置及系统 | |
| US10362630B2 (en) | Airtime efficiency of virtual cell by optimizing multicast/broadcast transmissions in wireless networks | |
| US7774773B2 (en) | Active node, and contents transfer system and method using the active node |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |